壳聚糖固定化漆酶及其催化氧化水中2，4-二氯酚的研究
漆酶是一类多酚氧化酶，它能够催化空气中的氧气直接氧化各种酚类、芳胺等化合物。本文以壳聚糖为载体，利用化学交联法制备了壳聚糖固定化漆酶，并对固定化工艺进行了优化；考察了壳聚糖固定化漆酶的主要酶学性质；研究了壳聚糖固定化漆酶催化氧化水中2，4-二氯酚的降解效能，探讨了不同pH值、底物初始浓度、给酶量、其它酸根离子作用环境因素的影响，分析了可能降解途径；针对漆酶在催化过程中出现的活性逐渐降低问题，提出电化学氧化与漆酶催化联用技术，并初步探讨了电化学——壳聚糖固定化漆酶催化氧化水中2，4-二氯酚的效能。主要内容如下：
⑴利用化学交联法成功制备了壳聚糖固定化漆酶，最佳制备工艺条件为：利用5%的戊二醛溶液，在25℃下交联壳聚糖12 h，干燥后，加入pH为5，0的缓冲溶液和1．4 mg/mL的漆酶溶液，在25℃恒温摇床中搅拌8h，抽虑干燥。固定化过程中物质表面红外分析结果表明，壳聚糖表面的-NH2与戊二醛的-CHO反应发生交联，漆酶固定在了交联后的壳聚糖上。最佳制备载体的固定化效率为55．81%，固定化酶量为1．26 mg/g载体。
⑵壳聚糖固定化漆酶酶学性质研究结果表明：壳聚糖固定化漆酶最适pH值为3．0，在pH值为2．5～4．0范围内活性较为稳定；最适使用温度为45℃，与游离漆酶相比，对温度的承受能力有所提高；壳聚糖固定化漆酶的米氏常数（Km）为546．2μmol/L，大于游离漆酶，与底物的亲和力降低；25℃下保存10 d，壳聚糖固定化漆酶剩余酶活仍为最初活性的88．70%。与游离漆酶相比，壳聚糖固定化漆酶对酸的适应能力、耐热性和贮存稳定性均有所提高。
⑶利用壳聚糖固定化漆酶催化氧化水中2，4-二氯酚，结果表明：壳聚糖固定化漆酶可吸附-催化氧化水中的2，4-二氯酚，其催化氧化2，4-二氯酚的最适pH值为7．0；当2，4-二氯酚初始浓度在14．86-256．41mg/L范围内，浓度越高，2，4-二氯酚的去除效果越好；当催化氧化50 mL初始浓度为35．65 mg/L的2，4-二氯酚，综合催化效能和成本，最佳给酶量为8g/L；相同条件下，SO42-离子对催化氧化过程起到明显促进作用，而Cl-和HCO3-离子具有抑制作用，PO43-离子对催化氧化过程影响不大；重复使用实验表明，壳聚糖固定化漆酶的催化性能较为稳定。气相色谱．质谱联用技术分析结果表明，壳聚糖固定化漆酶催化氧化水中2，4-二氯酚的可溶性产物主要为3-羟基-顺，顺-粘糖酸。在此基础上，提出漆酶催化氧化2，4-二氯酚的可能途径。
⑷采用电化学壳聚糖固定化漆酶联用催化氧化水中2，4-二氯酚研究表明：电化学氧化50 mL初始浓度为88．68 mg/L的2，4-二氯酚水溶液15 min后，利用壳聚糖固定化漆酶催化氧化，反应52 h，2，4-二氯酚去除率达89．19%，与壳聚糖固定化漆酶单独催化氧化相比，2，4-二氯酚去除率和脱氯效果均有所增加，且反应过程中酶活损失明显减少，提高了重复利用率。所以电化学——固定化漆酶联用技术具有能耗低、提高漆酶稳定性的优势，并有望用于较高污染浓度的污水治理。
污水处理;氯酚降解;多酚氧化酶;催化氧化
北京化工大学
硕士
制药工程
袁其朋
2009
中文
X703.1;O643.32
90
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）